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基于冲蚀磨损理论的新型内防喷器阀座锥角研究

论文摘要

针对现有内防喷器失效率高等不足,提出一种结构新颖且密封可靠的自旋合式锥形密封内防喷器。对该新型内防喷器的阀座锥角进行了力学分析,并采用MATLAB对阀座锥角进行了优化。基于理论分析得到的结论,采用CFD（computational fluid dynamics,计算流体动力学）方法（标准k-ε湍流模型及Tabakoff-Grant冲蚀模型）及ANSYS CFX软件,对该新型内防喷器在不同钻井液流量及不同阀座锥角下的流场进行数值模拟分析,仿真结果表明容易发生冲蚀磨损的部位主要集中在上下阀座流道边缘及下部管壁处。通过对比多组仿真数据,提出了该新型内防喷器上下阀座的最优锥角为25°,并采用ANSYS Workbench静力学分析软件模拟了井喷时上下阀座密封锥面的接触应力分布,验证了冲蚀仿真分析得出的最优锥角的结论。样机试制后进行了密封性实验以验证其可靠性,结果表明该新型内防喷器无泄漏,满足密封性要求。研究结论为内防喷器的设计与改进提供了重要的理论依据,对油田生产设备的安全升级有重要意义。

论文目录

  • 1 新型自旋合式锥形密封内防喷器结构设计
  • 2 冲蚀理论概述
  •   2.1 数值模型
  •     2.1.1 控制方程
  •     2.1.2 湍流模型
  •   2.2 冲蚀磨损率
  • 3 新型内防喷器冲蚀仿真模型的建立及网格划分
  • 4 新型内防喷器冲蚀仿真结果分析
  •   4.1 冲蚀机理分析
  •   4.2 不同工况下的冲蚀结果对比
  • 5 阀座锥角的静力学仿真验证
  • 6 新型内防喷器密封性试验
  • 7 结束语

    • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 张晓东,陈龙

    关键词: 内防喷器,锥形密封,冲蚀,数值模拟,阀座锥角

    来源: 工程设计学报 2019年03期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅱ辑,工程科技Ⅰ辑

    专业: 石油天然气工业

    单位: 西南石油大学机电工程学院

    基金: 国家自然科学基金优秀青年科学基金资助项目(51222406)

    分类号: TE921.5

    页码: 287-298

    总页数: 12

    文件大小: 8383K

    下载量: 77

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    本文来源: https://www.lunwen66.cn/article/2864f879d855e9c4801ee6e8.html